目前，銅生產廠面臨的一個主要挑戰是通過濕法冶煉，通過電解陰陽極板吸附銅，不給電解槽的硫酸銅溶液加熱，銅離子的活動速度慢，銅在極板的吸附速度慢，給電解槽的硫酸銅溶液用蒸汽加溫，蒸汽冷凝水進入電解槽這樣會影響硫酸銅溶液的濃度，同時使電解槽的硫酸銅溶液體積增加，從而影響陰陽極板吸附銅的質量。

　　摘　要：硫酸銅溶液加熱的目的是加強硫酸銅溶液的反應速度，使硫酸銅溶液進去電解槽之后，經過陰陽極板通電吸附銅，使硫酸銅溶液的銅離子吸附速度加快，使銅的產品質量有所增強。這種電解銅的工藝加上管式換熱器配合使用，大大的節約了成本，同時也提高了銅產品的質量。本文主要討論電解銅工藝上加哪種形式的換熱器更有利于銅離子的吸附，同時不會將換熱器結晶，從而影響換熱效果。

　　關鍵詞：科學技術與工程,銅電解液,換熱器加熱,提高銅的吸附速度和質量

　　通過該工藝連接使用換熱器，會解決電解槽硫酸銅溶液體積增加使電解槽的硫酸銅溶液外漏，造成不必要的經濟損失，同時也影響銅產品的質量。但是使用哪種形式的、哪種材質的換熱器給工藝造成了很大的懸念，在生產中，我們試用了316L管式換熱器、鈦材質的渦流熱膜換熱器、鈦材質的板式換熱器，剛剛投產幾天316L管式換熱器材質上不耐腐蝕，使用時間短，使用幾天換熱器里面的管很快就被腐蝕壞了;后來又選用鈦材質的渦流熱膜換熱器材質上耐腐蝕了，但是由于結構原因換熱效果不好，又更換為鈦材質的板式換熱器，起初試用很好，由于電解槽通過陰陽極板吸附銅需要十幾個小時，所以輸送硫酸銅溶液的泵開關很頻繁，由于硫酸銅溶液受溫度影響很大，溫度忽高忽低很容易結晶，一結晶就將板式換熱器的通道堵死(由于板式換熱器的通道比較狹窄)，從而影響硫酸銅溶液的進液量和硫酸銅溶液的換熱效果，板式換熱器的通道堵了就不能使用了，就必須清理一次板式換熱器，導致清理板式換熱器的周期縮短(周期基本上是一周一次)，久而久之換熱器的拆卸次數就會增多，拆幾次板式換熱器就會將換熱器的板拆卸變形損壞、板與板之間的密封就會損壞，這樣整臺板式換熱器就會報廢。

　　最后我們選用了鈦材質的管式換熱器，把換熱面積由原來的10m2增加到25m2，換熱面積的增大使管式換熱器里面的管徑增大，從而不容易結晶，對最終產出高純銅奠定了基礎，各精煉廠采用了火法冶金和濕法冶金在內的幾種技術，來迎接這種挑戰。高純銅的短缺以及較高的銅價，激勵精煉廠將陰極銅的產量增至最大。利用這種鈦材的管式換熱器對提高銅的產量起著重要的作用。下面我們將鈦材的幾種形式的換熱器的結構做一下簡單的分析。

　　一、鋅冶煉凈化渣回收工藝介紹：

　　二、加工鈦及鈦材質的特性

　　(一)加工鈦及鈦合金的化學性質：

　　室溫下鈦比較穩定，高溫下很活潑，熔化態能與絕大多數坩堝或造型材料發生作用。高溫下與鹵素、氧、硫、碳、氮等進行強烈反應。鈦在真空或惰性氣氛下熔煉，如真空自耗電弧爐、電子束爐、等離子熔爐等設備中熔煉。鈦在氮氣中加熱即能發生燃燒，鈦塵在空氣中有爆炸危險，所以鈦材加熱和焊接宜用氬氣作保護氣體。鈦在室溫可吸收氫氣，在500℃以上吸氣能力尤為強烈，故可作為高真空電子儀器的脫氣劑;利用鈦吸氫和放氫的特性，可以作儲氫材料。

　　(二)加工鈦及鈦合金的物理性質

　　工業純鈦與化學純鈦不同之處是，它含有較多量的氮、碳及多種其他雜質元素(如鐵、硅等)，它實質上是一種低合金含量的鈦合金。與化學純鈦相比，由于含有較多的雜質元素后其強度大大提高，它的力學性能和化學性能與不銹鋼相似(但和鈦合金比，強度仍然較低)

　　工業純鈦的特點是：強度不高，但塑性好，易于加工成形，沖壓、焊接、可切削加工性能良好;在大氣、海水、濕氯氣及氧化性、中性、弱還原性介質中具有良好的耐蝕性，抗氧化性優于大多數奧氏體不銹鋼;但耐熱性較差，使用溫度不宜太高

　　工業純鈦按其雜質含量的不同，分為TA1、TA2'>和TA3三個牌號。這三種工業純鈦的間隙雜質元素是逐漸增加的，故其機械強度和硬度也隨之逐級增加，但塑性、韌性相應下降

　　工業上常用的工業純鈦是TA2'>，因其耐蝕性能和綜合力學性能適中。對耐磨和強度要求較高時可采用TA3。對要求較好的成型性能時可用TA1

　　三、鈦合金行業的發展及其特點：

　　(一)鈦合金的發展及其作用：

　　鈦合金按組織可分三類.(1鈦中加入鋁和錫元素.2鈦中加入鋁鉻鉬釩等合金元素.3鈦中加入鋁和釩等元素.)鈦合金具有強度高而密度又小,機械性能好,韌性和抗蝕性能很好.另外:鈦合金的工藝性能差,切削加工困難.在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質.還有抗磨性差,生產工藝復雜.

　　以鈦(titanium alloys)為基加入其他元素組成的合金。鈦的工業化生產是1948年開始的。航空工業發展的需要，使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。目前世界鈦合金加工材年產量已達4萬余噸,鈦合金牌號近30種。使用最廣泛的鈦合金是Ti-6Al-4V(TC4),Ti-5Al-2.5Sn(TA7)和工業純鈦(TA1、TA2和TA3)。

　　鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業中應用，用于制作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材料和形狀記憶合金等。

　　中國于1956年開始鈦和鈦合金研究;60年代中期開始鈦材的工業化生產并研制成TB2合金。

　　(二)鈦合金的特點：

　　鈦合金與其他金屬材料相比,有下列優點:①比強度(抗拉強度/密度)高(見圖),抗拉強度可達100～140kgf/mm2，而密度僅為鋼的60%。②中溫強度好,使用溫度比鋁合金高幾百度，在中等溫度下仍能保持所要求的強度,可在450～500℃的溫度下長期工作。③耐蝕性好,在大氣中鈦表面立即形成一層均勻致密的氧化膜，有抵抗多種介質侵蝕的能力。通常鈦在氧化性和中性介質中具有良好的耐蝕性，在海水、濕氯氣和氯化物溶液中的耐蝕性能更為優異。但在還原性介質，如鹽酸等溶液中，鈦的耐蝕性能較差。④低溫性能好,間隙元素極低的鈦合金,如TA7,在-253℃下還能保持一定的塑性。⑤彈性模量低,熱導率小，無鐵磁性。

　　(三)鈦合金的分類：

　　鈦合金根據相的組成可分為三類:α合金,(α+β)合金和β合金,中國分別以TA、TC、TB表示。

　　1 α合金含一定量的穩定α相的元素，平衡狀態下主要由α相組成。α合金比重小，熱強性好、具有良好的焊接性和優異的耐蝕性,缺點是室溫強度低,通常用作耐熱材料和耐蝕材料。α合金通常又可分為全α合金(TA7)、近α合金 (Ti-8Al-1Mo-1V)和有少量化合物的α合金(Ti-2.5Cu)。

　　2 (α+β)合金含一定量的穩定α相和β相的元素，平衡狀態下合金的組織為α相和β相。(α+β)合金有中等強度、并可熱處理強化，但焊接性能較差。(α+β)合金應用廣泛,其中Ti-6Al-4V合金的產量在全部鈦材中占一半以上。

　　3 β合金含大量穩定β相的元素，可將高溫β相全部保留到室溫。β合金通常又可分為可熱處理β合金(亞穩定β合金和近亞穩定β合金)和熱穩定β合金。可熱處理β合金在淬火狀態下有優異的塑性，并能通過時效處理使抗拉強度達到130～140kgf/mm2。β合金通常作高強度高韌性材料使用。缺點是比重大，成本高，焊接性能差，切削加工困難。

　　鈦合金按用途可分為耐熱合金、高強合金、耐蝕合金(鈦-鉬，鈦-鈀合金等)、低溫合金以及特殊功能合金(鈦-鐵貯氫材料和鈦-鎳記憶合金)等。典型合金的成分和性能見表。

　　四、換熱器的結構及其工作原理

　　(一)板式換熱器的結構及其工作原理

　　1.板式換熱器的結構

　　板式換熱器是一種高效換熱設備。具有結構緊湊，適應性強，操作簡單，維修方便，應用廣泛等特點。板式換熱器主要有傳熱板片、密封墊片、固定封頭、活動封頭、支架、上梁(導梁)、下梁(定位梁)、拉緊螺栓等零件。其中活動封頭裝在機架上，靠輪沿上梁行走。板片上下兩端沖有掛梁孔及定位豁口，成組裝在兩封頭中間。

　　2.工作原理

　　夾緊后的板組，角孔自然形成進出口通道，介質經此通道流入傳熱板間的流道中去，由于密封墊片的特殊形狀，可使兩種介質分別流入傳熱板兩側的流道內，互不相混。這樣，金屬傳熱板片便可將熱流體的熱量傳給冷流體，達到熱交換的目的。

　　板組中每相鄰兩板片分別為A型板和B型板。傳熱部分波紋交成網狀并形成眾多觸電，板間流道斷面幾何形狀復雜。

　　介質經過時，流動方向和流動速度不斷變化，流速很低便可發生喘流，強化傳熱，因此，可獲得較高傳熱系數。板式換熱器總傳熱系數可達7500W/m2℃(流速為0.2-1.0m/s范圍內)。

　　BRW、BRV型板式換熱器一般為單邊流。即一種介質進出口在左側，另一種介質在右側，接通管路，便可完成冷熱介質間熱交換過程，對角流換熱器，對角接口為同一流體介質進出通道。

　　(二)U型管式換熱器結構和工作原理

　　管式換熱器主要由封頭，殼體，管束，法蘭接管等部件組成。一種工質由封頭端的進口接管進入傳熱管內，其流程可根據工藝要求實現一管程、二管程和四管程結構;另一種工質由殼體一端的進口接管進入殼體內并均勻地分布于傳熱管外，其流動狀態可根據工藝要求在管束中設置不同形式和數量的折流板。做為傳熱原件—換熱管，可根據工藝要求采用黃銅管、紫銅管，銅翹片管和鋼管，從而保證了不同物性、不同溫度的工質在換熱器內實現熱量交換，達到冷卻或加熱的目的。

　　五、幾種形式換熱器應用在的比較

　　通過試用316L的管式換熱器、鈦材質的板式換熱器及鈦材質的管式換熱器，316L的管式換熱器材質不耐腐蝕;鈦材質的板式換熱器結構通道太窄，易容易結晶將通道堵死;最終通過現場實踐使用鈦材質的管式換熱器即耐腐蝕又不容易結晶，同時能滿足生產的正常進行。

　　六、結束語

　　把硫酸銅溶液通過鈦合金管式換熱器加熱，不但耐腐蝕還能滿足生產的需要，利用該工藝對提高生產效率、提高銅的回收率方面都具有明顯的優勢。